Modelagem fluidodinamica e reacional com avaliação ambiental do processo de hidroconversão de residuos de petroleo

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2003

RESUMO

Esta tese apresenta desenvolvimentos nas áreas de modelagem matemática, simulação e avaliação ambiental de processos químicos, aplicados à hidroconversão de resíduos de petróleo. Na hidroconversão ocorrem reações de craqueamento e remoção de heteroátomos (S, N e metais) do resíduo, em presença de catalisador e hidrogênio, gerando destilados de maior valor agregado. A modelagem é desenvolvida para o reator de hidroconversão, que opera em leito fluidizado trifásico (gás-líquido-sólido) tipo slurry bubble column, considerando fenômenos fluidodinâmicos e reacionais. O equacionamento é realizado a partir das equações de conservação da massa e quantidade de movimento médias no tempo, equações constitutivas e cinéticas de craqueamento. Para simulação do reator em escala piloto é proposto o "modelo fluidodinâmico base" e o "modelo fluidodinâmico com dispersão radial". A simulação fornece os perfis radiais de fração volumétrica, viscosidade efetiva e velocidades das fases gás e lama (pseudo-homogênea), assim como a conversão de resíduo, os perfis de concentração no reator e a distribuição de produtos (gás, nafta, diesel e gasóleo). Os resultados são comparados com o comportamento físico esperado, dados da literatura e modelos ideais de reatores, mostrando comportamento consistente. A avaliação ambiental é realizada com o método de Heinzle et al. (1998) modificado, por meio do cálculo de indicadores que permitem destacar os compostos, processos ou situações com maior potencial de gerar problemas ambientais e selecionar os processos mais eficientes. São considerados os aspectos ambientais decorrentes do fornecimento de matérias-primas e insumos e os impactos potenciais dos compostos gerados. O método é aplicado à região de reação do processo de hidroconversão, com o cálculo dos indicadores de massa e ambiental, a discussão da contribuição das frações de petróleo nos indicadores (destacando os resultados de conversão e seletividade) e a avaliação do maior problema ambiental da hidroconversão: o consumo e descarte de catalisador.

ASSUNTO(S)

reatores fluidizados impacto ambiental petroleo craqueamento

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